DE2746867A1 - METHOD OF MANUFACTURING CERAMIC OBJECTS BY POURING WITH MATERIAL SLUDGE - Google Patents

Description

N.261N.261

Augsburg, den 13. Oktober 1977Augsburg, October 13, 1977

National Research Development Corporation, Kingsgate House, 66-74 Victoria Street, London S.W.l,National Research Development Corporation, Kingsgate House, 66-74 Victoria Street, London S.W.l,

EnglandEngland

Verfahren zur Herstellung keramischer Gegenstände durch Gießen mit MaterialschlammProcess for the production of ceramic objects by pouring with material slurry

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung keramischer Gegenstände durch Gießen mit Materialschlamm nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.The invention relates to a method for producing ceramic objects by casting with material slurry according to the preamble of the main claim.

Ein solches Verfahren wird gewöhnlich zur Herstellung hohler keramischer Gegenstände angewandt. Bei diesem Verfahren wird eine wässrige Suspension eines keramischen Materials, bei welchem es sich auch um ein Gemisch keramischer Stoffe handeln kann, beispielsweise Ton,Such a process is commonly used to make hollow ceramic articles. In this procedure becomes an aqueous suspension of a ceramic material, which is also a mixture ceramic materials, for example clay,

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in eine Gipsform mit der gewünschten Gestalt eingegossen. Diese poröse Form entzieht dem Materialschlamm durch Kapillarwirkung Wasser und allmählich baut sich auf der Formoberfläche eine Materialschicht auf. Hat diese Materialschicht die gewünschte Dicke erreicht, so wird die Restsuspension aus der Form ausgegossen und man läßt den entstandenen Materialkörper in der Form teilweise trocknen. Während des Trocknens schrumpft der Materialkörper von der Gipsform weg und ermöglicht so ein Herausnehmen des Materialkörpers, der anschließend weiter getrocknet und gebrannt wird und dann den fertigen keramischen Gegenstand bildet.poured into a plaster mold with the desired shape. This porous shape withdraws from the material sludge Capillary action Water and gradually a layer of material builds up on the mold surface. Has this layer of material reaches the desired thickness, the remaining suspension is poured out of the mold and left the Partially dry the resulting material body in the mold. During the drying process, the body of material shrinks from away from the plaster mold and thus enables the material body to be removed, which is then further dried and is fired and then forms the finished ceramic article.

Dieses Verfahren geht naturgemäß ziemlich langsam vonstatten. Außerdem sind die rheologischen Eigenschaften des Materialschlammes kritisch und schon kleinere Abweichungen der Viskosität und der Thixotropie können zu Herstellungsfehlern führen.This process is naturally quite slow. Also are the rheological properties of the material sludge is critical and even minor deviations in viscosity and thixotropy can occur lead to manufacturing defects.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, den Verfahrensablauf durch Anwendung der Elektrophorese zu unterstützen. Die Erzeugung einer Gleichspannung zwischen zwei Elektroden, von denen eine an der Form angeordnet und die andere in den darin enthaltenen Materialschlamm eingetaucht ist, bewirkt eine Wanderung der suspendierten FeststoffteilchenIt has already been proposed to support the process sequence by using electrophoresis. The creation of a DC voltage between two electrodes, one of which is placed on the mold and the other is immersed in the material sludge contained therein, causes a migration of the suspended solid particles

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zu den Formwänden hin. Leider bewirkt diese Gleichspannung jedoch gleichzeitig auch eine elektrolytische Zersetzung des Wassers des Materialschlammes, und das sich an der, an der Form angeordneten Elektrode entwickelnde Gas zerstört die Oberfläche des sich bildenden Materialkörpers. Trotzdem wäre ein elektrophoretisch unterstütztes Gießen mit Materialschlamm wünschenswert, da die Elektrophorese den Verfahrensablauf um den Faktor 10 oder mehr beschleunigt und da dann keine so genaue Steuerung der Theologischen Eigenschaften des Materialschlammes notwendig ist. Außerdem würde der Ersatz der Gipsform durch eine stärkere, elektrisch leitfähige Form ihre Standzeit auf weit mehr als die bei herkömmlichen Gipsformen typischen, etwa 70 Füllungen erhöhen. towards the mold walls. Unfortunately, this DC voltage also causes electrolytic decomposition at the same time the water of the material sludge, and the gas developing on the electrode arranged on the mold destroys the surface of the body of material being formed. Nonetheless, it would be an electrophoretically assisted casting with material sludge desirable, since electrophoresis accelerates the process sequence by a factor of 10 or more and since then no such precise control of the theological properties of the material sludge is necessary. aside from that Replacing the plaster mold with a stronger, electrically conductive mold would reduce its service life to far longer than that conventional plaster molds typically increase about 70 fillings.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs dargelegten Art so auszubilden, daß die unterstützende Anwendung der Elektrophorese ohne die genannten Nachteile möglich ist.The invention is based on the object of developing a method of the type set out at the beginning in such a way that that the supporting use of electrophoresis is possible without the disadvantages mentioned.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Maßnahmen gelöst.According to the invention, this object is given by what is stated in the characterizing part of the main claim Measures resolved.

Die so hergestellten Materialkörper werden an-The material bodies produced in this way are

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schließend zweckmäßigerweise getrocknet und gebrannt, um ihnen die erforderliche Festigkeit und Beständigkeit zu verleihen.then expediently dried and fired to give them the necessary strength and durability to rent.

Die wirksame Formoberfläche ist vorzugsweise im wesentlichen konkav, während die entsprechende gewünschte Außenfläche des herzustellenden Gegenstandes im wesentlichen konvex und der Gegenstand selbst gewöhnlich hohl ist. Jedoch sind auch flache und konvexe Außenflächen aufweisende massive Gegenstände herstellbar. The effective mold surface is preferably substantially concave, while the corresponding desired The outer surface of the object to be manufactured is essentially convex and the object itself is usually hollow. However, solid objects with flat and convex outer surfaces can also be produced.

Die elektrische Aufladung der wirksamen Formoberfläche ist gewöhnlich gegenüber der Suspension anodisch, jedoch bei Suspensionen von Aluminiumoxid (Al 0J und manchen anderen oxidkeramischen Stoffen, die in einer sauren Suspension positiv geladen sind, ist die Aufladung der wirksamen Formoberfläche negativ.The electrical charge on the active mold surface is usually anodic compared to the suspension, however, with suspensions of aluminum oxide (Al 0J and Some other oxide ceramic substances that are positively charged in an acidic suspension are charged the effective mold surface negative.

Die Form kann durch isostatisches Pressen, durch Gießen mit Materialschlamm (vorzugsweise nach der Erfindung) oder durch plastische Formung aus einem Materialgemisch hergestellt sein, das eine kohlenstoffhaltige Komponente aufweist, deren maximaler Teilchendurchmesser 70 um bis 200u m, bei Herstellung der Form durch Gießen vorzugsweise 70^m bis The mold can be produced by isostatic pressing, by casting with material slurry (preferably according to the invention) or by plastic molding from a material mixture which has a carbonaceous component, the maximum particle diameter of which is 70 to 200 µm, if the mold is produced by casting, preferably 70 ^ m to

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150 L, m und bei Herstellung der Form durch Pressen vorzugsweise von lOOuDi bis 200^Am beträgt. Die Form wird dann gewöhnlich bei einer Temperatur von vorzugsweise 900 °C bis 1100 ⁰C gebrannt.150 L, m and preferably from 100uDi to 200 ^ Am when the mold is produced by pressing. The mold is then usually calcined at a temperature of preferably 900 ° C to 1100 ⁰ C.

Die Porengröße der wirksamen Oberfläche der gebrannten oder gehärteten Form ist dann ziemlich gleichmäßig und beträgt etwa 2JUm bis ^ um. Sind die Poren nicht gleichförmig, sollten, von einem vernachlässigbaren Anteil abgesehen, die größten Poren einen Durchmesser von 2JUm bis ¹IiAm haben, d.h., im wesentlichen keine Poren der Formoberfläche haben einen Durchmesser von mehr als Ίιαιιι, während eine beträchtliche Anzahl der Poren einen Durcnmesser von mindestens 2JUm besitzt.The pore size of the effective surface of the fired or hardened form is then fairly uniform and amounts to about 2 µm to 4 µm . If the pores are not uniform, apart from a negligible proportion, the largest pores should have a diameter of 2 μm to ¹ μm, ie essentially no pores on the mold surface have a diameter of more than Ίιαιιι, while a considerable number of the pores have a diameter of at least 2 years.

Die wirksame Oberflächenschicht der Form, die wie bereits erwähnt, eine kohlenstoffhaltige Komponente mit einem maximalen Teilchendurchmesser von 70 um bis 200yum aufweist, oesteht vorzugsweise aus einem mindestens 50 Gewichtsprozent Kohlenstoff enthaltenden Werkstoff. Dieser Werkstoff kann beispielsweise mindestens 30 % Graphit entnalten, besser sind jedoch mindestens 50 % und zu bevorzugen sind mindestens 60 % Graphit. Es ist auch möglich, daß der Kohlenstoff teilweise in Form von Graphit und teilweise in Form amorphen Kohlenstoffes vorliegt. Außer dem Kohlenstoff kann der Werkstoff einen oder mehrereThe effective surface layer of the mold, which, as already mentioned, has a carbon-containing component with a maximum particle diameter of 70 µm to 200 µm, preferably consists of a material containing at least 50 percent by weight of carbon. This material can contain at least 30 % graphite, for example, but at least 50 % is better and at least 60 % graphite is preferable. It is also possible that the carbon is partly in the form of graphite and partly in the form of amorphous carbon. In addition to carbon, the material can have one or more

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der Stoffe kugeliger Ton, Zement, Aluminiuraphosphat und Sand mit Zement aufweisen, die vorzugsweise in Teilchenform vorliegen, wobei die Teilchengröße im wesentlichen sämtlicher Teilchen kleiner als 15 um, vorzugsweise kleiner als 10 am ist. Auf diese Weise kann die oben erwähnte vorteilhafte Porengröße erzielt werden.the substances comprise spherical clay, cement, aluminum phosphate and sand with cement, which are preferably in particulate form with the particle size of substantially all of the particles less than 15 µm, preferably is less than 10 am. In this way, the advantageous pore size mentioned above can be achieved.

Außerdem beinhaltet die Erfindung ein Doppelform-Gießverfahren, bei welchem zwei in der oben genannten Weise hergestellte Einzelformen mit ihren wirksamen, elektrisch voneinander isolierten Pormoberflachen zusammen die gewünschte Gestalt des herzustellenden Gegenstandes bestimmen. In den zwischen den beiden Einzelformen gebildeten Formhohlraum wird eine wässrige Suspension eines keramischen Materials eingegossen und die Oberflächenschichten der beiden Einzelformen werden mit entgegengesetzten Vorzeichen elektrisch aufgeladen. Bevor sich das Material mit der vollen gewünschten Schichtdicke aufgebaut hat, werden die elektrischen Ladungen umgekehrt und in diesem Zustand weiter aufrechterhalten, bis die Materialschicht die volle gewünschte Schichtdicke erreicht hat. Danach wird der erhaltene feste Materialkörper gegebenenfalls unter Trennen der beiden Einzelformen herausgenommen und vorzugsweise getrocknet und gebrannt.The invention also includes a double mold casting method in which two of the above Well-made individual forms with their effective, electrically isolated Pormoberflachen together determine the desired shape of the object to be manufactured. In the between the two individual forms formed mold cavity is poured and an aqueous suspension of a ceramic material the surface layers of the two individual forms are electrically charged with opposite signs. Before the material has built up with the full desired layer thickness, the electrical charges vice versa and continue in this state until the material layer has the full desired layer thickness has reached. Thereafter, the solid body of material obtained is optionally separated with the two individual forms taken out and preferably dried and fired.

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Der herzustellende massive Gegenstand weist vorzugsweise eine im wesentlichen gleichförmige Wanddicke und eine schüsselartige Gestalt auf. Eine der bieden wirksamen Formoberflächen ist dann vorzugsweise konvex und die andere ist konkav, und die elektrische Aufladung der einen, konvexen Formoberfläche ist zunächst der Ladung des in Suspension befindlichen Materials entgegengesetzt und nach der Umkehrung der Aufladung der beiden Einzelformen gleich der Ladung des suspendierten Materials,The solid object to be manufactured preferably has a substantially uniform wall thickness and a bowl-like shape. One of the two effective mold surfaces is then preferably convex and the other is concave, and the electrical charge on the one, convex mold surface is first of all Charge of the material in suspension opposite and after the reversal of the charge of the two Individual forms equal to the charge of the suspended material,

Die Erfindung beinhaltet auch eine gebrannte oder gehärtete Form, in welcher ein hohler Gegenstand durch Gießen mit Materialschlamm herstellbar ist. Die Form weist eine der gewünschten Oberflächengestalt des Gegenstandes entsprechende, elektrisch leitfähige wirksame überfläche aus kohlenstoffhaltigem und porösem Material auf, wobei die kohlenstoffhaltige Komponente der Oberflächenschciht vor dem Brennen oder Härten der Form eine maximale Teilchengröße von 70 um bis 20Ou m besitzt, was dazu führt, daß die größten Poren der Formoberfläche einen Durchmesser von 2 um bis Ί um haben. Die Form kann beispielsweise einem Becken, einer Badewanne, einer Waschtischsäule oder einem Waschbecken entsprechen. In ihren Einzelheiten kann die Form in der oben erläuterten Weise ausgebildet sein. ' The invention also includes a fired or hardened mold in which a hollow object can be produced by casting with material slurry. The mold has an electrically conductive effective surface of carbonaceous and porous material corresponding to the desired surface shape of the object, the carbonaceous component of the surface layer having a maximum particle size of 70 μm to 20 μm prior to firing or hardening of the shape, which leads to that the largest pores of the mold surface have a diameter of 2 µm to Ί µm. The shape can, for example, correspond to a basin, a bathtub, a vanity unit or a wash basin. In its details, the shape can be designed in the manner explained above . '

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Zwei Einzelformen können zur Ausführung des Doppelform-Gießverfahrens zu einer Doppelformanordnung zusammengesetzt sein.Two single molds can be used to perform the double mold casting process be assembled into a double mold arrangement.

Mehrere Formen oder Doppelformen können auf einer Maschine gehaltert sein, die Mittel zum Eingießen der wässrigen Materialsuspension und Mittel zum Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen die wirksamen Formoberflachen und die Suspension und gegebenenfalls zum Umkehren der elektrischen Spannung sowie Mittel zum Ausgießen überschüssiger Restsuspension aus den Formen aufweisen. Außerdem können Vorrichtungen zum Herausnehmen der hergestellten Materialkörper aus den Formen und zum Transport dieser Materialkörper zu einer Trocknungsanlage vorgesehen sein. Several molds or double molds can be held on a machine, which have means for pouring the aqueous material suspension and means for applying an electrical voltage between the effective mold surfaces and the suspension and, if necessary, for reversing the electrical voltage, as well as means for pouring out excess residual suspension from the molds . In addition , devices can be provided for removing the material bodies produced from the molds and for transporting these material bodies to a drying system.

Die Erfindung umfaßt auch Gegenstände, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und unter Verwendung der genannten Form bzw. der eben genannten Maschine hergestellt worden sind. Diese Gegenstände können getrocknet und gebrannt sein.The invention also encompasses objects which, according to the method according to the invention and using the mentioned shape or the just mentioned machine have been manufactured. These items can be dried and be burned.

Die wirksame Formoberfläche ist aufgrund ihres Kohlenstoffgehalte elektrisch leitfähig und, wenn sie (im Normalfall) als Anode gegenüber der SuspensionThe effective mold surface is electrically conductive due to its carbon content and, if it (normally) as an anode opposite the suspension

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geschaltet ist, die aufgrund ihrer vorigen Struktur für elektrolytisch gebildete Gasblasen durchlässig ist. Diese Poren nehmen entweder das Gas auf oder sie stellen neben ihrer Funktion zum Abführen von Wasser aus dem Materialschlamm auch einen Entweichungsweg für das Gas dar.which due to its previous structure for electrolytically formed gas bubbles is permeable. These pores either absorb the gas or they stand next to it Their function of removing water from the material sludge is also an escape route for the gas.

Sind die Poren zu groß, bildet sich zwar der Materialkörper in zufriedenstellender Weise, jedoch zieht die Form während des Trocknens des Materialkörpers in der Form das Wasser nicht in ausreichend starkem Maße ab, bevor der Materialkörper aus der Form herausgenommen wird. Aus diesem Grunde schrumpft der Materialkörper nicht ausreichend von der Form weg und kann, selbst wenn er sich aus der Form herausnehmen läßt, beim nachfolgenden Trocknen oder Brennen wegen seines hohen Feuchtigkeitsgehaltes und einer möglicherweise ungleichförmigen Feuchtigkeitsverteilung Risse bekommen.If the pores are too large, the material body forms in a satisfactory manner, but it pulls During the drying of the material body in the mold, the water does not drain off to a sufficient extent before the body of material is removed from the mold. For this reason, the material body does not shrink away from the mold sufficiently and can, even if it can be removed from the mold, in the subsequent Drying or burning because of its high moisture content and a possibly non-uniform Moisture distribution get cracks.

Wenn andererseits die Poren zu klein sind, erfolgen zwar die Bildung des Materialkörpers und das Wegschrumpfen von der Form zufriedenstellend, jedoch kann sich bildendes Gas die Oberfläche des Materialkörpers zerstören.On the other hand, if the pores are too small, the formation of the material body and the shrinking away take place satisfactory in shape, but gas that forms can destroy the surface of the body of material.

Obwohl der Materialkörper in einer nur aus Graphit bestehenden Form teilweise schwarz werden kann, hat dies keine nachteiligen Folgen, da beim Brennen die durchAlthough the material body may partially turn black in a graphite-only form, it has no detrimental consequences as the burn through

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Kohlenstoff gebildete Schwärzung einfach wegoxidiert wird. Bei härteren kohlenstoffhaltigen Formen wird ohnehin nur wenig oder überhaupt kein Kohlenstoff aufgenommen. The blackening formed by carbon is simply oxidized away. For harder carbonaceous forms it will anyway little or no carbon absorbed.

Vorzugsweise ist die gesamte Form aus porösem kohlenstoffhaltigem Material hergestellt, jedoch ist es auch möglich, die Form nur mit einer porösen, kohlenstoffhaltigen und als Elektrode wirkenden wirksamen Oberflächenschicht und einer diese tragenden Unterschicht, beispielsweise aus gegenüber Trocknungstemperaturen von bis 100 °C widerstandsfähigem Kunststoff, auszubilden. Bei Trocknungstemperaturen von etwa 100 C oder darüber ist eine vollständig aus kohlenstoffhaltigem Material bestehende Form zu bevorzugen. Dies ermöglicht eine viel schnellere Austrocknung zwischen aufeinanderfolgenden Gießvorgängen, als es bei Gipsformen möglich ist. Metall als Bestandteil der kohlenstoffhaltigen Schicht ist nicht wünschenswert, da es elektrolytisch angegriffen werden und den herzustellenden Gegenstand verunreinigen könnte.Preferably the entire mold is made of porous carbonaceous material, but it is also possible, the form only with a porous, carbon-containing and effective surface layer acting as an electrode and an underlayer supporting these, for example from drying temperatures of up to 100 ° C resistant plastic. At drying temperatures of about 100 C or above is made entirely of carbonaceous material prefer the existing form. This allows for a much faster dehydration between successive ones Casting processes than is possible with plaster molds. Metal is part of the carbonaceous layer not desirable because it can be attacked electrolytically and contaminate the object to be manufactured could.

Einige Beispiele von geeigneten kohlenstoffhaltigen Materialien für die wirksame Formoberflächenschicht sind nachstehend angegeben. Die angegebenen ProzentwerteSome examples of suitable carbonaceous materials for the effective mold surface layer are given below. The specified percentages

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sind dabei Gewichtsprozente und die Größen maximale Teilchengrößen. Für den kohlenstoffhaltigen Anteil ist 70^tm die minimale Teilchengröße.are percentages by weight and the sizes are maximum particle sizes. For the carbonaceous part 70 ^ tm is the minimum particle size.

a) Graphit (Kristallin) (60 %_t lOOum) + kugeliger Ton (¹JO JO, isostatisch gepreßt oder mit Materialschlamm gegossen oder elektrophoretisch mit Materialschlamm gegossen oder plastisch unter Einhaltung der gewünschten Porengröße geformt,a) graphite (crystalline) (60 % _t 100um) + spherical clay ( ¹ JO JO, isostatically pressed or cast with material sludge or electrophoretically cast with material sludge or plastically formed while maintaining the desired pore size,

b) Graphit (60 %, 200um) + sanitärkeramisches Material (Uo Jt),b) graphite (60 %, 200um) + sanitary ceramic material (Uo Jt),

c) Graphit (70 %_t 200 am) + Zement (30 %_t lOyum),c) graphite (70 % _t 200 am) + cement (30 % _t loyum),

d) Graphit (60 JK, 200^m) + Zement (10 % bis 20 JOd) graphite (60 JK, 200 ^ m) + cement (10 % to 20 JO

+ Sand (Rest, lOum),+ Sand (rest, lOum),

e) Graphit (80 % bis 90 %, 150um) + Aluminiumphosphat (10 % bis 20 %, lOfjm), e) graphite (80 % to 90 %, 150um) + aluminum phosphate (10 % to 20 %, lOfjm),

f) Graphit (60 % bis 70 %_t 150|Ain) ♦ bei 170 ⁰C >00
lOijm), f) Graphite (60 % to 70 % _t 150 | Ain) ♦ at 170 ⁰ C> 00
lOijm),

bis 200 ⁰C wärmeaushärtender Kunststoff (20 % bis 30 %, up to 200 ⁰ C thermosetting plastic (20 % to 30 %,

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ρ;) Graphit (6θ % bis 70 %, 1[50μ m) + oteinkohlenteerpech (20 % bis 30 %),ρ;) graphite (6θ % to 70 %, 1 [50μ m) + coal tar pitch (20 % to 30%),

h) Graphit (30 %) + amorphen (nichtkristallinen) Kohlenstoff (30 %) + Zement (lOLWn) oder kugeliger Ton (^O %), h) graphite (30 %) + amorphous (non-crystalline) carbon (30 %) + cement (lOLWn) or spherical clay (^ O %),

i) Graphit (50 %, 200Um) + Siliciurr.carl-.id (10 % bis 20 /?, 100 um) + Zement (10 um) oder ku^elicer Ton (30 % bis 40 %), i) graphite (50 %, 200 µm) + Siliciurr.carl-.id (10 % to 20 / ?, 100 µm) + cement (10 µm) or ku ^ elicer clay (30 % to 40 %),

k) Graphit (30 %) + Kohle (20 $) + Siliciumcarbid (20 %) + Zement (lO^im) oder kugeliger Ton (30 %). k) Graphite (30 %) + coal ($ 20) + silicon carbide (20 %) + cement (10 ^ im) or spherical clay (30 %) .

Wenn festere Formen erforderlich sind, ist es auch möglich, für den nichtkohlenstoffhaltigen Teil des Materials Karborund oder anderes keramisches Material zu verwenden. Die Form kann selbst durch Gießen mit Materialschlamm, vorzugsweise nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, hergestellt sein. Die Form kann aber auch durch Stampfen der Bestandteile bis zum Erreichen der gewünschten Porengröße gefertigt werden. Ein Gemisch aus Graphit und Siliciumcarbid verleiht der Form gute Festigkeit und Abriebbeständigkeit. Ist der nichtkohlenstoffhaltige Anteil des Materials Zement, Aluminium-If more solid shapes are required, it is also possible for the non-carbon part of the Materials to use carborundum or other ceramic material. The mold can be molded by using it yourself Material sludge, preferably according to the invention Process. The shape can also be achieved by pounding the components until the desired pore size can be manufactured. A mixture of graphite and silicon carbide gives the shape good results Strength and abrasion resistance. Is the non-carbon content of the material cement, aluminum

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phosphat oder wärmeaushärtender Kunststoff, braucht die Form nicht gebrannt, sondern nur bei geringer Temperatur ausgehärtet zu werden, beispielsweise im Bereich von Raumtemperatur bis etwa 200 C. Aus diesen Werkstoffen bestehende Formen sind im Vergleich zu Gipsformen wesentlich stabiler.phosphate or thermosetting plastic, the form does not need to be fired, but only if it is less Temperature to be cured, for example in the range of room temperature to about 200 C. Off Molds made of these materials are much more stable than plaster molds.

Bei dem suspendierten Material kann es sich um Steingutmaterial, feuerfestes Material oder andere Materialien in reiner Form oder in Form von Gemischen handeln, die nach dem Brennen den keramischen Gegenstand ergeben. Derartige Suspensionen werden allgemein als Materialschlamm bezeichnet. Die meisten keramischen Teilchen sind in der Suspension negativ geladen, so daß die durch die Form gebildete Elektrode gewöhnlich die positive Elektrode (Anode) ist. Manche keramischen Suspensionen, beispielsweise Suspensionen von Aluminiumoxid, können je nach den Bedingungen positiv geladen sein, wobei in diesem Falle die von der Form gebildete Elektrode die negative Elektrode ist.The suspended material can be earthenware, refractory or other Materials in pure form or in the form of mixtures act after firing the ceramic object result. Such suspensions are generally referred to as material sludge. Most ceramic Particles are negatively charged in the suspension, so the electrode formed by the mold usually has the positive electrode (anode) is. Some ceramic suspensions, for example suspensions of aluminum oxide, may be positively charged depending on the conditions, in which case the electrode formed by the mold is the negative electrode.

Die Wanddicke des hergestellten Materialkörpers wird durch die Konzentration der Suspension, durch das angelegte Potentialgefälle (Spannung) und die Ablagerungszeit bestimmt. Diese Parameter sind leichtThe wall thickness of the material body produced is determined by the concentration of the suspension the applied potential gradient (voltage) and the deposition time are determined. These parameters are easy

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steuerbar.controllable.

Die Entfernung von sich an der Formoberfläche entwickelndem Gas kann durch Anlegen eines Saugdruckes an die poröse Oberflächenschicht unterstützt werden. In gleicher Weise kann die Ablösung des Materialkörpers von der Form durch Beaufschlagung der porösen Formschicht mit Druckluft beschleunigt werden.The removal of yourself on the mold surface The evolving gas can be supported by applying suction pressure to the porous surface layer. In the same way, the material body can be detached from the mold by acting on the porous Form layer can be accelerated with compressed air.

Normalerweise ist eine Kathode in die Suspension eingetaucht, die sorgfältig ausgeführt sein muß, da schon geringe Unregelmäßigkeiten zu örtlichen Unterschieden der Stromdichte und folglich zu einem unbefriedigenden Erzeugnis führen. Die Kathode kann als Drahtgitter mit der gewünschten Innenform des hohlen herzustellenden Gegenstandes verkleinert entsprechenden Gestalt ausgebildet und mittig in der Suspension angeordnet sein, so daß sie eine gegenüber der Formoberfläche negative elektrische Ladung auf die Suspension überträgt. Alternativ dazu kann die Kathode aus porösem kohlenstoffhaltigem Material hergestellt sein, das zweckmäßigerweise gleich dem Material der wirksamen Formoberflächenschicht ist. In diesem Falle ist es vorteilhaft, an der Kathodeninnenseite einen Saugdruck anzulegen, um an der Kathode sich bildende Gasblasen zu entfernen, welche die Strom-Usually a cathode is immersed in the suspension, which must be carefully designed because it is small irregularities lead to local differences in the current density and consequently an unsatisfactory one Lead product. The cathode can be produced as a wire mesh with the desired internal shape of the hollow Object reduced corresponding shape and be arranged centrally in the suspension, so that it transfers a negative electrical charge to the suspension compared to the mold surface. Alternatively The cathode can be made of porous carbonaceous material be made, which is advantageously the same as the material of the effective mold surface layer. In In this case, it is advantageous to apply suction pressure to the inside of the cathode in order to apply to the cathode to remove gas bubbles that form, which affect the electricity

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dichte örtlich beeinträchtigen könnten.density locally.

Bei dem oben erläuterten DoppeIform-Giel6verfahren tritt dieses Problem nicht auf, da zwischen den beiden wirksamen Formoberflächen ein fester Materialkörper gebildet wird, bei welchem sowohl die (konkave) Innenfläche als auch die (konvexe) Außenfläche von guter Qualität sind. This problem does not arise in the double-mold casting method explained above, since a solid body of material is formed between the two effective mold surfaces, in which both the (concave) inner surface and the (convex) outer surface are of good quality.

Die Schlammzusammensetzung und die Schlammkonzentration sollten, obwohl sie nicht zu kritisch sind, vorzugsweise kontinuierlich überwacht werden. Die Ablagerung des Materials ist bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens derzeit im wesentlichen direkt proportional und eine Funktion der Schlammkonzentration. Es ist möglich, einen Gegenstand mit einer Wanddicke von etwa 1 cm in nur etwa ^ Minuten herzustellen.The sludge composition and concentration, although not too critical, should preferably be monitored continuously. Deposition of the material is currently essentially direct using the method of the invention proportional and a function of the sludge concentration. It is possible to use an object with a wall thickness of about 1 cm in only about ^ minutes.

ISn die Konsistenz des Schlammes aufrechtzuerhalten, ist es wünschenswert, dem Schlamm ein Entflockungsmittel zuzusetzen, beispielsweise 0,02 Gewichtsprozent Natriumsilikat. Eine sonst möglicherweise auftretende Flockung in der Suspension kann nicht nur die Bildung eines dauerhaften hohlen Materialkörpers verhindern, sondern auch auf der Kathode Flocken verursachen, insbesondereIsn to maintain the consistency of the sludge, it is desirable to add a deflocculant to the sludge add, for example, 0.02 percent by weight sodium silicate. Any other possible flocculation in the suspension can not only prevent the formation of a permanent hollow body of material, but also cause flakes on the cathode, in particular

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wenn diese aus porösem kohlenstoffhaltigem Werkstoff besteht, und diese Flocken können beim Herausziehen der Kathode vor dem Abgießen oder Abziehen der Restsuspension die Innenfläche des hohlen Materialkörpers beschädigen. Bei dem Doppelform-Gießverfahren tritt dieses besondere Problem natürlich nicht auf.if these are made of porous carbonaceous material exists, and these flakes can be used when pulling out the cathode before pouring off or pulling off the remaining suspension damage the inner surface of the hollow body of material. In the double mold casting process occurs of course, this particular problem does not arise.

Die angelegte Potentialdifferenz zwischen Anode und Kathode kann etwa 50 V bis 80 V betragen, und bei der Herstellung kleinerer oder größerer Hohlkörper können auch kleinere oder größere Spannungen zweckmäßig sein. Bei Gegenständen mit einer Größe von einigen Zentimetern eignet sich eine Spannung von etwa 6o V, die noch keine unerwünschte Erwärmung verursacht. Bei der Herstellung eines kleineren Gegenstandes kann mit einem Gesamtstrom von 0,5 A bis 5 A und einer Stromdichte an der Formoberfläche im BereichThe applied potential difference between anode and cathode can be about 50 V to 80 V, and in the manufacture of smaller or larger hollow bodies smaller or larger voltages may also be appropriate. For items with a size of a voltage of around 6o V is suitable for a few centimeters, which does not cause any undesirable heating. When producing a smaller object, a total current of 0.5 A to 5 A and a current density at the mold surface in the area

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von 60 mA/cm bis l80 mA/cm gerechnet werden.from 60 mA / cm to l80 mA / cm can be calculated.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:An embodiment of the invention will be described below with reference to the accompanying drawings explained in more detail. Show it:

Die Fig. 1 und 2 schematisch zwei Formen zur1 and 2 schematically show two forms for

Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.Execution of the method according to the invention.

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- 21 Beispiel: - 21 Example:

Ein Steinguttopf mit einer Höhe von 12 cm, einem oberen Durchmesser von 7 cm und einem Bodendur cnrnes ser von 4 era sowie einer Wanddicke von 5 nun wird mit Steingut-Materialschlamm gegossen, der eine Feststoffkonzentration von 6o g/l und 0,02 Gewichtsprozent Natriumsilikat als Entflockungsmittel aufweist. Der Topf wird in einer porösen Form gegossen, die aus 60 % Graphit und ¹JO % Ton besteht, eine Porengröße von Oüm bis 3um und eine 'wanddick von 4 ram aufweist. Die Elektrophorese wird zwischen einer in die Suspension eingetauchten, als negative Elektrode (Kathode) dienenden Zinkdrahtgewebe-Elektrode und der die positive Elektrode (Anode) darstellendem porösen kohlenstoffhaltigen Form ausgeführt. Die Spannung beträgt 25 V/cm und der Elektrodenabstand 1,5 cm. Die Gesamtspannung beträgt also etwa 40 V und der sich einstellende Strom etwa 1,4 A. Nach Ablagerung der gewünschten Schichtdicke von 5 mm, was eine Zeit von etwa 2 Minuten in Anspruch nimmt, wird die Restsuspension ausgegossen und man läßt denAn earthenware pot with a height of 12 cm, an upper diameter of 7 cm and a bottom diameter of 4 era and a wall thickness of 5 is now poured with earthenware material sludge, which has a solids concentration of 60 g / l and 0.02 percent by weight sodium silicate as a deflocculant. The pot is poured into a porous mold, which consists of 60 % graphite and ¹ JO % clay, has a pore size of Oüm to 3um and a wall thickness of 4 ram. The electrophoresis is carried out between a zinc wire mesh electrode immersed in the suspension, serving as a negative electrode (cathode), and the porous carbon-containing form representing the positive electrode (anode). The voltage is 25 V / cm and the electrode spacing is 1.5 cm. The total voltage is therefore about 40 V and the resulting current is about 1.4 A. After the desired layer thickness of 5 mm has been deposited, which takes about 2 minutes, the remaining suspension is poured out and left

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Materialkörper teilweise trocknen, während des Trocknens schrumpft der Materialkörper und läßt sich daher leicht aus der Form herausnehmen, wonach er weiter getrocknet und anschließend in herkömmlicher Weise gebrannt wird. Zwischenzeitlich wird die Form durch Erwärmen auf 100 C oder darüber für den nächsten Gebrauch getrocknet. Typische Formen sind schematisch in den Zeichnungen dargestellt.Partially dry material body while drying the body of material shrinks and can therefore be easily removed from the mold, after which it is further dried and then fired in a conventional manner. In the meantime, the mold is heated to 100 ° C or dried over it for the next use. Typical shapes are shown schematically in the drawings.

Fig. 1 zeigt eine Form aus porösem Kohlenstoff. Fig. 2 zeigt eine ebenfalls aus porösem Kohlenstoff bestehende Form 2, die von einem aus Kunststoff bestehenden Außenmantel 3 gehalten und umschlossen ist. Zwischen der Form 2 und dem Außenmantel 3 ist eine Vakuumkammer mit einem Anschluß 4 zur Beaufschlagung mit einem Vakuum oder mit einem Überdruck gebildet. Innerhalb der Form sind die hergestellte Materialablagerung b> die Suspension 6 und eine darin eingetauchte negative Elektrode 7 dargestellt. Die mittig angeordnete negative Elektrode 7 entspricht verkleinert der gewünschten Innengestalt des herzustellenden hohlen Gegenstandes.Fig. 1 shows a mold made of porous carbon. Fig. 2 shows one also made of porous carbon existing form 2, which is held and enclosed by an outer jacket 3 made of plastic. Between the mold 2 and the outer jacket 3 is a vacuum chamber with a connection 4 for application formed with a vacuum or with an overpressure. Inside the mold are the produced material deposits b> the suspension 6 and a negative electrode 7 immersed therein. The centrally arranged negative Electrode 7 corresponds, reduced in size, to the desired internal shape of the hollow object to be produced.

Zwischen der Form und dem aus Kunststoff bestehenden Außenmantel kann ein Vakuum erzeugt werden, um auf der die Gegenelektrode darstellenden Form sich während derA vacuum can be created between the mold and the plastic outer jacket in order to apply the the counterelectrode representing itself during the

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Materialablagerung bildendes Gas abzusaugen. Außerdem kann nach dem Abgießen der Restsuspension und der teilweisen Trocknung des hergestellten Materialkörpers Druckluft zwischen die Form und den Außenmantel eingeleitet werden, die das schnelle Herausnehmen des Materialkörpers aus der Form erleichtert.Aspirate gas that forms material deposits. In addition, after pouring off the remaining suspension and the partial Drying of the material body produced compressed air is introduced between the mold and the outer jacket which facilitates the quick removal of the material body from the mold.

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Claims (14)

PATBNTANWA LT Dipl. ing. B. HOLZEB PHILIPPINB-WBLeSB-STBAeIB Patentansprüche890° AÜG8BUBÖ ■ —*■ TBLBPOS 51β«Τβ TBLBX SSSlOt patol tPATBNTANWA LT Dipl. Ing. B. HOLZEB PHILIPPINB-WBLeSB-STBAeIB Patent claims890 ° AÜG8BUBÖ ■ - * ■ TBLBPOS 51β «Τβ TBLBX SSSlOt patol t 1.) Verfahren zum Herstellen keramischer Gegenstände durch Gießen mit Materialschlamm, wobei eine wässrige Materialsuspension in eine poröse Form eingegossen wird und wobei nach dem Aufbau der gewünschten Materialscnicntdicke in der Form die Restsuspension ausgegossen und der erhaltene Materialkörper aus der Form herausgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenscnicht der verwendeten Form elektrisch leitend und kohlenstoffhaltig ist, wobei der kohlenstoffhaltige Anteil der Oberflächenschicht vor dem Brennen oder Aushärten der Form aus Teilcnen mit einem maximalen Durchmesser von 7öi>m bis 200 l/m gebildet ist, und daß die Oberflächenschicht der Form mit bezüglich einer elektrischen Ladung des suspendierten Materials umgekehrtem Vorzeichen elektrisch aufgeladen wird.1.) Process for the manufacture of ceramic objects by casting with material slurry, with an aqueous Material suspension is poured into a porous mold and after building up the desired material thickness the remaining suspension is poured into the mold and the body of material obtained is removed from the mold is, characterized in that the surface is not of the shape used electrically conductive and contains carbon is, the carbonaceous portion of the surface layer prior to firing or curing the Shape is formed from parts with a maximum diameter of 7öi> m to 200 l / m, and that the surface layer the shape with the opposite sign with respect to an electrical charge of the suspended material is electrically charged. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Materialkörper anschließend getrocknet und gebrannt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the material body is then dried and is burned. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Form durch isostatisches Pressen, Gießen mit Materialschlamm oder plastische Formung aus3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the mold by isostatic pressing, Pouring out with material slurry or plastic molding 809817/079$809817/079 $ einem Materialgemisch, das ein kohlenstoffhaltiges Material mit einer maximalen Teilchengröße von 7Ou m bis 200um enthält, hergestellt ist.a mixture of materials comprising a carbonaceous material with a maximum particle size of 70 μm contains up to 200um. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete Form ihrerseits mittels eines Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 hergestellt ist.4. The method according to claim 3, characterized in that that the mold used is in turn produced by means of a method according to claim 1 or 2. 5. Verfahren nach Anspruch 3 oder ¹J, dadurch gekennzeichnet, daß die Form bei einer Temperatur von 900 ⁰C bis 1100 ⁰C gebrannt ist.5. The method according to claim 3 or ¹ J, characterized in that the mold is fired ^{at a temperature of 900 0} C to 1100 ^{0 C.} 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Form durch Gießen mit Materialschlamm, bei welchem die maximale Teilchengröße des kohlenstoffhaltigen Anteils 70^m bis 150a m beträgt, hergestellt ist.6. The method according to any one of claims 3 to 5, characterized in that the mold by casting with Material sludge in which the maximum particle size of the carbonaceous fraction is 70 ^ m to 150a m, is made. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Form gepreßt ist und die maximale Teilchengröße des kohlenstoffhaltigen Anteils lOOjum bis 200i/m beträgt.7. The method according to any one of claims 3 to 5, characterized in that the mold is pressed and the maximum particle size of the carbonaceous fraction is 100 μm to 200 μm. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Porengröße der wirksamen8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the pore size of the effective 809817/0795809817/0795 27A686727A6867 Oberflächenschicht der gebrannten oder gehärteten Form etwa 2 um bis t»um beträgt.Surface layer of the fired or hardened form about 2 µm to t »µm. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Oberflächenschicht der Form mindestens 50 Gewichtsprozent Kohlenstoff enthält.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the effective surface layer the mold contains at least 50 percent by weight carbon. 10. Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Oberflächenschicht der Form außerdem einen oder mehrere der Stoffe kugeliger Ton, Zement, Aluminiumphosphat und Sand mit Zement enthält.10. The method according to claim 9 »characterized in that the effective surface layer of the form also contains one or more of the substances spheroidal clay, cement, aluminum phosphate and sand with cement. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die genannten zusätzlichen Bestandteile in Form von Teilchen vorliegen, die im wesentlichen alle weniger als 15 um Durchmesser haben.11. The method according to claim 10, characterized in that the or said additional Components are in the form of particles, substantially all of which are less than 15 µm in diameter. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Oberflächenschicht der Form mindestens 30 Gewichtsprozent Graphit enthält.12. The method according to any one of claims 9 to 11, characterized in that the effective surface layer the mold contains at least 30 percent by weight graphite. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Oberflächenschicht der Form13. The method according to claim 12, characterized in that the effective surface layer of the mold 809817/079S809817 / 079S mindestens 50 Gewichtsprozent Graphit enthält.Contains at least 50 percent by weight graphite. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Doppelform verwendet wird, die aus zwei, mit ihren elektrisch voneinander isolierten wirksamen Oberflächen zusammen die gewünschte Gestalt des herzustellenden Gegenstands bestimmenden Einzelformen besteht, daß weiter in den von den beiden Formen begrenzten Formhohlraum eine wässrige Materialsuspension eingefüllt wird und die wirksamen Oberflächen der beiden Einzelformen mit entgegengesetzten Vorzeichen elektrisch aufgeladen werden, daß ferner die elektrischen Aufladungen der Einzelformoberflächen vor Erreichen der gewünschten Materialschichtdicke umgekehrt werden, und daß nach Erreichen der gewünschten Schichtdicke der entstandene feste Materialkörper gegebenenfalls unter Trennen der Einzelformen aus der Doppelform herausgenommen wird.14. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized in that a double mold is used is made up of two, with their electrically isolated effective surfaces together the desired Shape of the object to be produced determining the individual forms that continue in the two Forms limited mold cavity an aqueous material suspension is filled and the effective surfaces of the two individual forms are electrically charged with opposite signs, and furthermore the electrical Charges on the individual mold surfaces before reaching the desired material layer thickness are reversed, and that after reaching the desired layer thickness of the resulting solid material bodies optionally removed from the double form with separation of the individual forms will. 809817/0795809817/0795